大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程優(yōu)化的探討 (開題報告) V-1.0

1、清華大學(xué)工程碩士學(xué)位論文開題報告書學(xué)生姓名論文題目學(xué)校導(dǎo)師校外導(dǎo)師張文豪大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程優(yōu)化的探討李樂飛開題日期：詞匯】CTComputedTomography,計算機斷層成像MRIMagneticResonanceImaging,核磁共振成像FEFieldEngineer,場地工程師ISInstallationSpecialist,安裝專貝、選題的目的和意義隨著放射技術(shù)、核磁技術(shù)以及計算機技術(shù)的發(fā)展，大型醫(yī)療設(shè)備在診療中的應(yīng)用變得越來越廣泛，比如：CT、MRI。近幾年，不僅二甲以上的醫(yī)院、甚至很多縣級醫(yī)院都配備了MRI。如何高效高質(zhì)量的為客戶安裝這類設(shè)備，成了醫(yī)療設(shè)備制造商關(guān)注的問題。大

2、型醫(yī)療設(shè)備的安裝，是一項復(fù)雜度較高工程，基本流程如下圖所示：如果未達后續(xù)步驟受阻該流程的實際運作存在如下問題：客戶沒有準(zhǔn)備好場地，給制造商帶來很多額外的工作；工程師經(jīng)常在場地等待，同時有很多安裝任務(wù)因缺少工程師而阻塞；安裝工程受多條子流程的交互影響，很多安裝計劃不能如期完成。如何解決上述問題，更省、更準(zhǔn)時的完成安裝工程，贏得更好的客戶滿意度，是大型醫(yī)療設(shè)備制造商樹立優(yōu)質(zhì)服務(wù)形象的關(guān)鍵。本課題將以大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程為研究對象，對其中各子流程、以及子流程中不同環(huán)節(jié)的各項關(guān)鍵輸入，進行深入研究，最終得出優(yōu)化流程的方案。而本課題中提出的研究方法，也可為其它類似服務(wù)流程的優(yōu)化提供借鑒。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)

3、狀（文獻綜述）目前國內(nèi)對醫(yī)療設(shè)備安裝的研究，主要覆蓋幾個個方面：1）場地的準(zhǔn)備1，主要針對醫(yī)院機房的建設(shè)進行研究，關(guān)注機房的物理特性是否滿足相關(guān)法規(guī)的要求，比如：對電磁輻射的屏蔽、機房改造時對房屋承重結(jié)構(gòu)的保護、電源及地線的使用，等；2）安裝項目的管理2，關(guān)注安裝項目的實施細則，包括：項目實施前如何進行三方協(xié)調(diào)、如何確定機房準(zhǔn)備檢查表、如何記錄安裝過程的問題以支持最終的驗收；3）安裝進度計劃3，把安裝工程分解為機房準(zhǔn)備、設(shè)備到貨、驗收、硬件安裝、軟件調(diào)試、設(shè)備試運行、最終驗收，等活動，對活動工期進行估計、確定關(guān)鍵路徑，其本質(zhì)還是對安裝項目管理的研究。上述研究的不足在于，沒有從制造商的角度出發(fā)，

4、把場地準(zhǔn)備、產(chǎn)品運送、安裝工程師調(diào)度、關(guān)鍵物料的準(zhǔn)備，等幾個方面，作為一個整體來進行研究。大型醫(yī)療設(shè)備的安裝，是一個多任務(wù)協(xié)調(diào)工作的結(jié)果，如果不把這些任務(wù)之間的相互影響作為一個整體來考慮，我們很難真正的認(rèn)識大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程的本質(zhì)，更談不上如何去優(yōu)化這個流程。換句話說，當(dāng)我們打算優(yōu)化大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程的時候，我們不僅要關(guān)注安裝工程師到達場地后的作業(yè)流程、醫(yī)院對場地的準(zhǔn)備流程,還應(yīng)該關(guān)注產(chǎn)品運送流程、關(guān)鍵輔料遞交流程;不僅要關(guān)注這些流程的獨立運作，還應(yīng)關(guān)注這些流程的相互影響。而目前，醫(yī)療設(shè)備行業(yè)對這個話題的研究還相對較少。從整體流程的角度去研究大型醫(yī)療設(shè)備的安裝，很自然的會引出流程優(yōu)化的題目

5、，而這最終會歸結(jié)為對流程的設(shè)計。談到對流程的優(yōu)化和設(shè)計，實驗設(shè)計是我們可以參考的理論方法，并且這個方法已經(jīng)很成熟了。但問題是，常用的實驗設(shè)計支持的對象，多為2水平、3水平的影響因子，而在大型醫(yī)療設(shè)備的安裝流程中，有些影響因子的水平數(shù)甚至?xí)_到7，并且不同的因子水平數(shù)會不同，這就使得我們在研究中，要使用“混合水平”的思路來進行實驗設(shè)計。對混合水平正交表的構(gòu)造，從20世紀(jì)60年代開始，就得到了關(guān)注，而國內(nèi)的相關(guān)研究也取得了一定的成績4。這為本課題的研究提供了一個有力的條件。有了實驗設(shè)計的方法，我們還需要實施具體的實驗。對制造流程的實驗不是什么問題，但對大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程的實驗，卻是一個巨大的挑戰(zhàn)

6、。您很難想象，有哪個醫(yī)院會愿意，讓自己的核磁共振安裝工程成為制造商的一項實驗；您也很難想象，制造商應(yīng)該如何去完成這樣的實驗：實驗的某些輸入在醫(yī)院、某些輸入在工廠、某些輸入在物流公司，而且在某個實驗中，需要更換物流公司，以分析物流公司對整個安裝流程的影響，是否是顯著的。這也是為什么關(guān)于大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程優(yōu)化的研究較少的原因。克服上述困難最有效的方法就是流程仿真，近10年，隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，流程仿真也得到了較為廣泛的應(yīng)用。人們可以在流程仿真軟件中，較為輕松的完成流程模型的建立5，并在建立起來的模型中，對流程的各個行動方案進行實驗6(所以，很多流程仿真軟件的項目文件都以doe為后綴)。國內(nèi)

7、對流程仿真的研究，起步相對較晚，所以這些研究，通常會以國外的某個流程仿真軟件為依托，應(yīng)用得比較廣泛的流程仿真軟件有：Rockwell的Arena7、Siemens的PlantSimulation、ANSYS的ANSYSEKM8、SIMUL8公司的Simul8仿真軟件9，同時，國內(nèi)對流程仿真的研究，多集中在制造領(lǐng)域，對服務(wù)領(lǐng)域的關(guān)注較少。而國外在服務(wù)領(lǐng)域?qū)α鞒谭抡婕夹g(shù)應(yīng)用，有較為成熟的研究，尤其對于那些服務(wù)是物理產(chǎn)品價值實現(xiàn)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)，如何評估服務(wù)過程各項因素，得到最終的設(shè)計方案，流程仿真提供了有力的支持10。上述國內(nèi)外的各項研究，為本課題提供了很有價值的思路。參考文獻儲小陽、張惠明；大型醫(yī)療設(shè)

8、備安裝準(zhǔn)備工作中應(yīng)注意的問題；醫(yī)療裝備，2003第4期藍文才；大型醫(yī)療設(shè)備安裝項目執(zhí)行及管理；醫(yī)療設(shè)備信息，21卷1期楊曉明；大型醫(yī)療設(shè)備安裝進度計劃；醫(yī)療裝備，2010年第6期龐善起；正交表的構(gòu)造方法及其應(yīng)用；西安電子科技大學(xué)，博士論文10701，2003年12月5JohnRyan；Processmodelingforsimulation；ComputersinIndustry57(2006)437-506Jean-HenryFerrassea；Processoptimizationusingthecombinationofsimulationandexperimentaldesignapp

9、roach；chemicalengineeringresearchanddesign89(2011)10451055胡智超；基于Arena的裝備測試流程仿真與優(yōu)化；SystemSimulationTechnology&Application(Volume13)張亮峰；基于ANSYS上的焊接熱過程模擬技術(shù)的研究；新技術(shù)新工藝，機械加工與自動化2002年第1期錢芝網(wǎng)；基于Simul8的采購配送業(yè)務(wù)流程仿真優(yōu)化研究；工業(yè)工程與管理，第15卷第1期，2010年2月K.Kimita；ProcessSimulationMethodforProduct-ServiceSystemsDesign；Proced

10、iaCIRP3(2012)489494三、本課題的研究內(nèi)容大型醫(yī)療設(shè)備安裝的特殊性表現(xiàn)在：1）安裝服務(wù)的遞交過程需要客戶完成相關(guān)任務(wù)；2）安裝作業(yè)的技術(shù)細節(jié)已標(biāo)準(zhǔn)化，并無太大的改進空間；3）服務(wù)過程需要多個部門的配合；4）制造商資源有限，并不能為每一個安裝工程提供無限制的人員和時間。針對這些特殊性，以及前述要解決的問題，本課題的研究大致將從以下幾個方面展開：口安裝服務(wù)流程模型的建立該流程將覆蓋“產(chǎn)品制造完成T各類部件輔料的運送T安裝工程的實施T客戶驗收”整個過程?？诹鞒虄?yōu)化方案的實驗流程設(shè)計方案的優(yōu)劣可用指標(biāo)來度量：場地工程師等待時間、差旅費、物料在場地的存放時間、單位時間（年）完成的安裝工程

11、次數(shù)；影響該方案的因素有：安裝任務(wù)調(diào)度策略(FCFS/SPT/EDD)、關(guān)鍵輔料采購策略(EOQ/戰(zhàn)略采購)、客戶工程驗收不合格的應(yīng)對策略(等待/離開)、場地工程師人數(shù)配置策略(充足/較充足/中等/較節(jié)省/節(jié)省)，此外，流程優(yōu)化過程可能會對相關(guān)環(huán)節(jié)進行重排，這些重排方案也應(yīng)分別進行實驗。對實驗結(jié)果的綜合分析各種流程設(shè)計方案可能會有不同的側(cè)重點，即：在某個方面表現(xiàn)最優(yōu)，但實際工作可能會提出一個綜合表現(xiàn)最優(yōu)的要求，如何對綜合表現(xiàn)進行分析，也將是本課題的研究內(nèi)容。四、研究方法及研究實施計劃安裝流程應(yīng)如何優(yōu)化，或者說應(yīng)如何設(shè)計安裝流程，使得我們能在能接受的服務(wù)成本下，安全而且及時的完成所有的安裝任務(wù)，

12、并贏得良好的客戶滿意度。為此，需要建立一個模型，對安裝過程中各個環(huán)節(jié)的問題進行綜合分析，最后能回答如下問題：如何選擇安裝任務(wù)調(diào)度策略？FCFS、SPT、LPT、還是EDD？FCFS=FirstComeFirstService，先到先服務(wù)SPT=ShortestProcessingTime，最短處理時間LPT=LongestProcessingTime，最長處理時間EDD=EarliestDueDate，最早到期時間假設(shè)對于IS(InstallationSpecialist)的檢驗表，我們有3個建議，如何確定哪個是最好的？為了減少EDQ(EndDeliveryQuality)問題，我們是否應(yīng)該更

13、換運送服務(wù)的供應(yīng)商？這對改進整個流程的績效，是否是顯著的？當(dāng)產(chǎn)品的遞交因EDQ問題受阻時，F(xiàn)E是否應(yīng)該離開，并轉(zhuǎn)入其它安裝項目？針對每年的安裝任務(wù)，我們應(yīng)該配置多少FE，10名、20名、30名、40名、還是50名？為了回答上述問題，我們需要進行的實驗有4*3*2*2*5=240個，這個實驗任務(wù)基本不可能實現(xiàn)，所以我們首先要使用的研究方法是DOE(實驗設(shè)計)，具體的說，是混合水平的正交試驗,擬議把需要完成的實驗減少到十幾個。但即便如此，在現(xiàn)實中，仍然沒法完成這十幾個實驗，因為沒有哪個設(shè)備制造商愿意承受改變安裝策略帶來的風(fēng)險和成本，因此，我們將采用流程仿真的方法,模擬大型設(shè)備的安裝流程，并在這個模

14、擬環(huán)境中完成相關(guān)實驗。在建立流程仿真模型時，我們基本思路是：歸納并定義安裝流程中的輸入變量、集合、輸出變量建立各個環(huán)節(jié)之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)各種情況對變量進行賦值制作仿真動畫，以便我們能對流程的運作進行觀察運行仿真模型并對運行結(jié)果進行分析在這里，有必要解釋一下，為什么不用排隊論的方法直接求解該問題，而要使用系統(tǒng)仿真，通過實驗的方法求解該問題。這是因為，(1)本課題的排隊模型結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，很難用M/M/gM/D/c、等簡單的模型來概括；(2)本課題中的同一個服務(wù)臺可能會處理多個不同類型的任務(wù)，而不同類型的處理時間可能不一樣，與此同時，服務(wù)臺的故障率對隊列的也是我們要研究的內(nèi)容，這很難用排隊論的公式

15、進行求解；(3)本課題需要考慮零件(或任務(wù))在不同服務(wù)臺之間傳遞的情況，比如：傳輸通道的限制、運送設(shè)備的調(diào)度，而排隊論的模型沒有涵蓋這類問題。為了這些問題，我們只有使用系統(tǒng)仿真軟件，使得建立的模型能盡可能的和真實情況接近，當(dāng)然，即便如此，我們還是無法完全模擬真實情況。然而我們有必要說明，排隊論是本課題所用的系統(tǒng)仿真軟件的基礎(chǔ)，在建立起來的仿真模型中，充斥著各種各樣的隊列，對這些隊列的分析，使用的指標(biāo)就是排隊論模型的常用指標(biāo)：隊長、任務(wù)等待時間、服務(wù)臺空閑時間等。甚至建模思路也引用排隊論的概念分為兩類：終態(tài)建模和穩(wěn)態(tài)建模。所以，排隊論是本課題的一項基礎(chǔ)理論之一。此外，我們評價一個方案的指標(biāo)可能不

16、止一個，比如：成本、起止時間、安裝人員等待時間、任務(wù)延誤時間等。某個方案可能對某項指標(biāo)最有效，而對其它指標(biāo)卻不一定，為了得到一個各項指標(biāo)綜合效果最佳的設(shè)計方案，我們需要使用層次分析法，根據(jù)不同指標(biāo)的權(quán)重進行綜合的優(yōu)選。概括的說，本課題將涉及的研究方法如下：方法目的排隊論建立仿真模型的基本思路Arena擬采用的流程仿真軟件正交試驗對各項影響因素（流程的輸入）進行分析的方法層次分析法對各種最優(yōu)方法進行綜合分析的方法研究過程將經(jīng)歷如下階段：數(shù)據(jù)采集并對其進行基本的統(tǒng)計分析，以確定其基本分布模型對大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程進行分析，確定其基本邏輯初步建立流程模型，及簡單的動畫效果確定輸入方式（通過系統(tǒng)的生成

17、實體，還是從外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入實體）使用Arena提供的ProcessAnalyzer，在模型上進行正交實驗分析實驗結(jié)果，對模型進行優(yōu)化，如此反復(fù)直至滿意總結(jié)研究結(jié)論五、預(yù)期目標(biāo)通過上述研究，本課題擬議實現(xiàn)如下目標(biāo)：建立起能描述大型醫(yī)療設(shè)備安裝流程的模型，作為本課題各項分析的實驗環(huán)境。同時，該模型也可作為與大型醫(yī)療設(shè)備安裝有關(guān)的其它方面的研究的實驗環(huán)境。最終得出的流程優(yōu)化方案，對實際問題的解決將有一定的參考價值，更重要的是，本課題研究的分析方法，能為在實踐中尋找到真正的最優(yōu)方案提供指導(dǎo)。本課題用到的研究方法，不僅限于大型醫(yī)療設(shè)備的安裝，也適用于其他類似的服務(wù)流程，只要該流程具有多線程，線程間有相互影響，線程中的環(huán)節(jié)存在一定程度的波動，而且面對的是多目標(biāo)決策，都可以運用本課題的研究方法來尋求優(yōu)化的解決方案，或為優(yōu)化流程提出相應(yīng)的設(shè)計指